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Lancement du TF15, un outil polyvalent d’une robustesse exceptionnelle

Au début des années 80, les fraises monobloc étaient principalement fabriquées en acier rapide. Le développement des fraises en carbure fritté n’en était alors qu’à ses débuts et celles-ci ne représentaient que 5% des 700 000 fraises produites chaque mois dans le pays. À l’époque, la première nuance de carbure fritté superfin UF20/UF30 de Mitsubishi Materials était utilisée. 
Sa résistance à la rupture durant l’usinage des aciers rapides avait motivé son choix. 
Elle s’est toutefois montrée inadaptée aux alliages à forte teneur en cobalt. Il fallait améliorer la résistance à l’abrasion afin d’étendre l’utilisation de fraises en carbure fritté. Tous les carburiers sont entrés en concurrence pour le développement de nouveaux alliages de carbure fritté à particules fines. À la fin des années 1980, chaque fabricant avait plus ou moins défini les composants de base à utiliser pour sa production de fraises. Mitsubishi Materials recherchait de la souplesse pour satisfaire aux exigences d’une large gamme d’applications et a donc choisi une conception d’arête de coupe favorisant plutôt la ténacité que la dureté. Nous avons également utilisé une poudre de WC à particules superfines développée en collaboration avec l’une des entreprises de notre groupe, Japan New Metals Co., Ltd. La nuance TF15 a été produite en 1989, un alliage de carbure fritté solide offrant un équilibre exceptionnel entre dureté et ténacité.

MF10 – La norme pour le carbure fritté à particules superfines - Une amélioration spectaculaire de la résistance des outils

La nuance MF10 a été lancée quasiment en même temps que la TF15, et visait le marché déjà en expansion des forets miniatures utilisés pour percer des trous dans les cartes de circuit imprimé. Les fraises en carbure fritté présentent des caractéristiques différentes de celles des fraises standard. Très raides et dures, elles convenaient à l’application. Le premier critère à remplir par les outils de perçage pour d’onéreuses cartes de circuit imprimé est la robustesse : les outils ne doivent pas se casser facilement. Les trous qu’ils produisent doivent également être d’une grande précision. Les outils de diamètre standard étaient en HTi10, ceux de petit diamètre en UF20. Ni la résistance du HTi10, ni la rigidité de l’UF20 n’étaient toutefois adaptées aux exigences du perçage des cartes de circuit imprimé. De nouveaux matériaux suffisamment robustes ont donc été intégrés quand cela était nécessaire. L’objectif initial du développement d’un alliage de carbure fritté était de minimiser les défauts. La résistance d’un alliage de carbure fragile peut être affectée par des défauts internes même minimes. Les alliages de carbure fritté étant fabriqués selon la technique de la métallurgie des poudres, les mesures prises lors du processus de fabrication ne suffisaient pas à éliminer les micropores. La résolution de ce problème exigeait une amélioration notable de la technologie de frittage. Même si nous pouvions éviter de tels défauts, il nous était très difficile de réduire les variations de résistance liés à l’utilisation de pièces irrégulières dans les composants. C’est pour résoudre ce problème que nous nous sommes associés à Japan New Metals Co., Ltd. afin de développer une poudre de WC à particules superfines avec une répartition avec une granulométrie inférieure à celle de la poudre de WC standard. Cette collaboration nous a également permis d’améliorer notre technologie de frittage et de minimiser les microporosités. Nous avons ainsi obtenu un MF10 résistant et rigide, nous permettant de nous positionner sur le marché des forets miniatures de petit diamètre. Ses excellentes performances dans l’usinage d’aciers extrêmement durs comblent les éventuelles lacunes du TF15. Le MF10 est depuis utilisée pour des aciers extrêmement durs, et la TF15 pour un usage général.

SF10 - Standard mondiale pour les forets miniatures de diamètre standard

À la fin des années 90, parallèlement à l’utilisation croissante des appareils électroniques, la demande de forets miniatures standard a progressé par rapport aux outils de plus petit diamètre en MF10. Dans le même temps, les cartes de circuit imprimé sont devenues extrêmement dures, requérant une amélioration du HTi10. Pendant le développement du SF10, alors que la tendance des matériaux pour forets miniatures était aux particules superfines, nous avons choisi une conception moins fine. 
Celle-ci a permis d’obtenir une résistance constante en utilisant la technologie de fabrication du MF10 et a réduit l’écaillage causé par les couches de remplissage des cartes de circuit imprimé. En plus de Mitsubishi Materials, le SF10 a été utilisé par de nombreux autres fabricants pour leurs forets miniatures et continue d’être employé comme principal matériau.

Impact Miracle – Matériau à très grande dureté développé en collaboration avec Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation

Le département outils de Kobelco (actuellement Akashi Plant) a intégré en 2000 le Mitsubishi Materials Group sous le nom de Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation. Son point fort : les fraises pour l’usinage d’aciers très durs. Nous avons lancé un projet d’innovation commun visant à améliorer les fraises afin d’exploiter les synergies et autres avantages de la technologie des matériaux de Mitsubishi Materials. Kobelco utilisait le KRZX8, un carbure fritté à particules superfines équivalent à la nuance MF10 de Mitsubishi Materials. 
Il a fallu améliorer la dureté du matériau afin de répondre aux caractéristiques des aciers à 
outils de 60 HRC. Nous devions par ailleurs garantir la robustesse de l’arête de coupe pour des utilisations dans des fraises, mais également réduire de moitié la taille des particules de carbure fritté. Pour y parvenir, 
nous avons dû réduire de moitié la taille des particules de poudre WC et la proportion granulométrique devait être faible. Parce qu’il n’existait pas sur le marché de poudre de WC répondant aux exigences, nous nous sommes associés à Japan New Metals pour développer des poudres de WC à particules superfines d’une taille moyenne de 0,1 μm. Cette nouvelle poudre alliait une dureté considérablement supérieure et une ténacité équivalente à celles du MF10. La poudre a été utilisée comme principal matériau dans la fabrication de la série Impact Miracle lancée en 2005.

Développement d’un carbure fritté à particules superfines de nouvelle génération

Le développement actuel des forets 
miniatures est double. Alors que les forets de diamètre standard sont devenus courants, les tailles des forets de petit diamètre se sont réduites. Nous fabriquons des forets de diamètres inférieurs à 0,15 mm. Ces forets de diamètres extrêmement faibles ont des diamètres ne mesurant que quelques microns. Il est donc impossible de placer plus de 100 particules de WC sur le diamètre en utilisant le MF10. Le principal enjeu est la technologie utilisée pour une production de masse. Il devient difficile de produire avec des particules de 
WC de 0,1μm. Les plus petites particules coagulent facilement et leur réactivité augmente, ce qui nuit à l’uniformité de l’alliage. Les conséquences indirectes sur matériaux de forets miniatures ont également posé problème. La hausse rapide des prix des ingrédients à base de WC au début des années 2000 a entraîné le passage à des forets monobloc en carbure fritté à des forets composites constitués d’une queue en acier et d’arêtes de coupe en carbure fritté. À la fin des années 2000, la plupart des forets fabriqués à l’exception des forets d’un diamètre de queue de 2mm étaient composites, ce qui a accéléré la production de forets plus longs de plus petits diamètres, mais également augmenté la difficulté de la fabrication de forets. Nous avons donc dû améliorer de façon significative la technologie que nous utilisions dans tous les procédés, à savoir le mélange, l’extrusion et le frittage. Les nouveaux matériaux développés grâce à cette avancée technique ont été adoptés par certains fabricants en 2012, mais nous devons poursuivre nos efforts pour améliorer la popularité de nos forets.

Lorsque nous nous penchons sur l’évolution de notre développement de produits, il nous apparaît clairement que notre force réside dans notre capacité à fabriquer des matériaux à partir d’ingrédients bruts. Nos produits sont le fruit d’une conception basée sur les ingrédients bruts. Nous croyons aussi que la popularité de nos produits en carbure fritté tient à la constance de leur qualité. Une grande fiabilité requiert un contrôle qualité strict non seulement de la conception de la matière, mais également de la fabrication des ingrédients bruts, ainsi qu’une fabrication de haute précision. Les ingrédients sont la base de tout ce que nous produisons, et nous ne pouvons cacher ni défauts, ni erreurs. Mais c’est bien là l’intérêt de développer des matériaux à base de carbure fritté. Nous cherchons toujoujours à optimiser tout le potentiel du carbure fritté en exploitant les forces de chacun.